IWT-Tetra projectvoorstel – Implementatie van digestaatbehandeling en – recirculatie: invloed op de anaerobie Doelstellingen Bij anaerobe vergisting wordt slechts een deel van het beschikbare organisch materiaal omgezet naar biogas, waardoor het digestaat nog een aanzienlijke hoeveelheid potentieel afbreekbaar materiaal bevat. Door het toepassen van een desintegratietechniek (i.e. AOP, ultrasoon) op het digestaat en het vervolgens te recirculeren naar de vergister kan het totale afbraakpotentieel aanzienlijk verhoogd worden. Bovendien is een hoge concentratie aan ammoniak in de vergister problematisch voor de stabiliteit van het systeem en kan dit aanleiding geven tot inhibitie van de micro-organismen. De toegepaste desintegratietechnieken kunnen ook zorgen voor een oxidatie van ammoniak (NH3) naar stikstofcomponenten die minder of niet toxisch zijn en die tijdens de verdere vergisting ook verwijderd kunnen worden. Achtergrond Er is een toenemende trend naar een energetische valorisatie van afvalstromen zoals waterzuiveringsslib, dierlijke mest en restanten van landbouwgewassen. In dit opzicht wordt de inzet van anaerobe vergisting als zeer positief beschouwd (economisch en ecologisch). Tijdens de slibvergisting wordt een energierijk biogas geproduceerd (55-75% methaan) dat kan gevoed worden aan gasmotoren voor de productie van warmte en elektriciteit. Door de aanwezigheid van rigide en moeilijk afbreekbare structuren verloopt de vergisting soms traag, waardoor een lange verblijftijd in de vergister noodzakelijk is, typisch tussen 15-30 dagen. Zelfs bij deze lange verblijftijden blijft de totale omzettingsgraad beperkt. Slechts om en bij de 50% van de totale organische droge stof wordt omgezet naar gas. Dit betekent dat het digestaat nog een aanzienlijke hoeveelheid organisch materiaal bevat en potentieel dus verder naar biogas kan worden omgezet. Het behandelen van dit digestaat levert de mogelijkheid om in te spelen op dit probleem, en laat tevens toe om de ammoniakconcentratie in de vergister te verlagen, waardoor de stabiliteit verhoogd wordt. Projectinhoud 1/ Verhoging van het omzettingsrendement Zoals reeds aangegeven bevat digestaat dat uit de vergister komt nog een aanzienlijke fractie aan vergistbaar organisch materiaal. In dit deel zal worden nagegaan in welke mate het omzettingsrendement of biogaspotentieel van digestaat wordt beïnvloed wanneer het wordt onderworpen aan desintegratietechnieken als ultrasoontechnologie en AOP. Dit zal gepaard gaan met een parameterstudie om de optimale digestaatbehandelingscondities vast te leggen. In voorgaande studies werd al aangetoond dat desintegratie leidt tot de vorming van meer biodegradeerbaar organisch materiaal, wat een positieve invloed moet hebben op het biogaspotentieel. Naar implementatie op grote schaal toe is het van belang een inschatting te kunnen maken van het economisch potentieel van deze toepassing. Hiervoor zal een uitgebreide energetische analyse uitgevoerd worden om zo te komen tot een economische balans. 2/ Stikstofproblematiek Sommige organische stromen zoals o.a. dierlijke mest bevatten een hoog gehalte aan ammoniak; dit heeft echter een nadelige invloed op de werking van de micro-organismen en kan leiden tot zeer lage biogasopbrengsten. In dit deel zal worden nagegaan wat de efficiëntie van ultrasoon en AOP is op de oxidatie van NH3, tot welke oxidatieproducten dit leidt (N2, NOx, NO2 en NO3 ?) en hoeveel van de beschikbare radicalen er verbruikt worden tijdens deze omzetting. De invloed op de werking van de vergister zal eveneens worden onderzocht. Meer bepaald zal gekeken worden naar eventuele denitrificatie van het gevormde NO2 en NO3- tot N2 en hoe de biogassamenstelling hierdoor wordt beïnvloed. Door behandeling en recirculatie van het digestaat gebeurt een verdunning van de verse voeding waardoor een lagere NH3-concentratie in de vergister zal ontstaan. Doelgroep Doelgroep van dit onderzoeksproject zijn voornamelijk technologieleveranciers die vergistingsinstallaties ontwerpen en bouwen, milieuadviesbureaus, leveranciers van ultrasoontechnologie en oxidatietechnieken (ozon, AOP, …), waterzuiveraars, eindgebruikers (bedrijven die een vergistingsinstallatie bezitten en deze verder wensen te optimaliseren). Uw partnership zal u de mogelijkheid geven de precieze inhoud van dit onderzoeksproject vorm te geven alsook het project van dichtbij op te volgen en bij te sturen door te zetelen in de gebruikerscommissie. Gezien het financieringskanaal (IWT-Tetra), is hiervoor een beperkte cofinancieringsbijdrage vereist; deze bedraagt 7,5% en wordt door alle geïnteresseerde partners samen gedragen. Uitvoerders • • KU Leuven/Campus De Nayer. Dept. Chemische Ingenieurstechnieken, Prof. Lise Appels, Prof. Raf Dewil KU Leuven/KULAB, Dept. Microbiële en Moleculaire Systemen, Prof. Boudewijn Meesschaert Praktisch Dit projectvoorstel zal worden ingediend binnen de TETRA-oproep 2014 van IWT (indiendatum 12/03/2014) Heeft u interesse om deel te nemen aan dit project? Neem dan vrijblijvend contact op met: Lise Appels ([email protected], GSM 0497 635021) Boudewijn Meesschaert ([email protected], GSM 0475 295446)